Midiendo un decaimiento de corriente de alto rango dinámico con diferentes ganancias de amplificador

Hay varias maneras de hacer esto. (A) podría usar una cascada de amplificadores donde hay una etapa de baja ganancia para la primera toma de salida, luego esa salida se conecta en cascada a un amplificador de mayor ganancia (o incluso a varias etapas de ellos) que se usa para la porción de mayor ganancia. Toma la salida del primer amplificador si el segundo amplificador está fuera de rango debido a una sobrecarga, de lo contrario, toma la segunda salida del amplificador. Si la función de transferencia de cada amplificador es relativamente plana, puede hacer que la salida de la segunda etapa sea confiable y saber que se basa en la salida ya confiable del amplificador de la primera etapa.

(B) podría utilizar algún tipo de enfoque de procesamiento de señales como una función de transferencia de amplificador logarítmico o de ley cuadrada para reducir el rango dinámico de la señal que se captura. Esto es posible combinarlo con amplificadores por etapas como en (A), como se hace en el detector de RF de tipo SDLVA, aunque ahora veo que está hablando de señales extremadamente lentas en lugar de cualquier cosa en el rango de microsegundos / nanosegundos, por lo que debería ser par más fácil para ti.

(C) podría usar algún tipo de amplificador de ganancia variable y simplemente cambiar su ganancia por décadas o lo que sea, dependiendo del resultado del último valor muestreado o de acuerdo con la trayectoria de decaimiento general esperada de la forma de onda de interés. Por supuesto, también podría usarse un atenuador variable además de las etapas de amplificación fija de alta ganancia.

(D) puede utilizar un proceso de identificación de la función de calibración / transferencia del sistema para caracterizar la respuesta de sus dos amplificadores paralelos (?) y simplemente tener en cuenta el retraso variable o la respuesta de ganancia / frecuencia / fase de cada uno en el posprocesamiento . Eso debería ayudarlo a combinar las salidas del amplificador pero permitirle el uso de enfoques analógicos y / o digitales en el procesamiento de la señal para linealizar y corregir la medición.

Varias cosas vienen a la mente:

1. Haga coincidir el ancho de banda de los dos amplificadores. Sin eso, te será difícil hacer una buena superposición.

2. Ajuste las ganancias relativas de las dos lecturas en función de la señal de ganancia alta. Por encima de algún límite, la salida proviene totalmente de la señal de baja ganancia (Gl = 1, Gh = 0). En una región de transición cerca de la parte superior de la señal de ganancia alta, mezcle linealmente. Debajo de eso, solo use la señal de ganancia alta (Gl = 0, Gh = 1).

3. Calibre la relación de los dos amperios en algunos puntos con una señal DC estática. Luego aplicaría esta calibración a una o ambas señales antes de la fusión.

Si el ancho de banda de su amplificador está introduciendo el retardo de fase de su señal de decaimiento, es un poco inútil.

Su mejor apuesta es obtener una buena solución en el tiempo cero para ambas señales. ¿Hay tal vez una ventaja inicial que pueda sincronizar?

Luego capturaría ambas señales juntas y ajustaría las partes buenas de cada una.

Dado que los amplificadores son iguales, probablemente no haya un retraso significativo introducido por el amplificador. Es enteramente la constante de tiempo r-c del extremo frontal lo que convierte a su señal. Eso debería ser fácil de explicar.

Sin embargo, hay un enorme artefacto del amplificador de alta ganancia que sale de la saturación (que no es una señal, entre 1e-3 y 1e-2 (posiblemente 1e-1) segundos, es una recuperación de sobrecarga) y que Tendrá constantes de tiempo en todo el mapa, desde la más clara en su trazado, hasta cualquier perturbación de los rieles eléctricos y, posiblemente, la recuperación térmica. Le sugiero que caracterice ese artefacto lo mejor que pueda, quizás utilizando una pequeña luz de polarización fija en el diodo, antes de usar los datos del amplificador sobrecargado.